環境監測放射性監測第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日第一節

基礎知識一、放射性

（一）放射性核衰變

1.核蛻變不穩定的原子核能自發地有規律地改變其結構，從原子核內部放出電磁波（γ）或帶有一定能量的粒子（α、β），降低其能級水平，轉化為結構穩定的核。這種現象叫核蛻變或“放射性核蛻變”。

2.放射性在衰變過程中，不穩定的原子核能自發地放出α、β、γ射線，使本身物理和化學性質發生變化的現象，稱為“放射性”。第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日圖8.1226Ra和60Co的核衰變第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日1.α衰變

α衰變是不穩定重核（一般原子序數大于82）自發放出4He核（α粒子）的過程。

2.β衰變

β衰變是放射性核素放射β粒子（即快速電子）的過程，它是原子核內質子和中子發生互變的結果。

β衰變可分為負β衰變、正β衰變和電子俘獲三種類型。

3.γ衰變

γ射線是原子核從較高能級躍遷到較低能級或者基態時所放射的電磁輻射。（二）放射性衰變的類型第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日1.放射性活度（強度）放射性活度系指單位時間內發生核衰變的數目。

2.半衰期當放射性的核素因衰變而減少到原來的一半時所需的時間稱為半衰期（T1/2）。（三）放射性活度和半衰期

（四）核反應核反應：是指用快速粒子打擊靶核而給出新核（核產物）和另一粒子的過程。第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日二、照射量和劑量（一）照射量式中：dQ——γ或X射線在空氣中完全被阻止時，引起質量為dm的某一體積元的空氣電離所產生的帶電粒子（正的或負的）的總電量值，C；

X——照射量，它的SI單位為C/kg，與它暫時并用的專用單位是倫琴（R），簡稱倫。第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

（二）吸收劑量它是表示在電離輻射與物質發生相互作用時單位質量的物質吸收電離輻射能量大小的物理量。其定義用下式表示：

式中：D——吸收劑量，SI單位為J/kg，單位的專門名稱為戈瑞，簡稱戈，用符號Gy表示；

——電離輻射給予質量為dm的物質的平均能量。

第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

（三）劑量當量

劑量當量（H）定義為：在生物機體組織內所考慮的一個體積單元上吸收劑量、品質因數和所有修正因素的乘積，即H=DQN

式中：D——吸收劑量，Gy；

Q——品質因素，其值決定于導致電離粒子的初始動能、種類及照射類型等（見表8.1）；

N——所有其他修正因素的乘積。第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日表8.1

品質因數與照射類型、射線種類的關系照射類型射線種類品質因素外照射x、γ、e1熱中子及能量小于0.005MeV的中能中子3中能中子（0.02MeV）5中能中子（0.1MeV）8快中子（0.5～10MeV）10重反沖核20內照射β

－、β+、γ、e、x1α10裂變碎片、α發射中的反沖核20第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日第二節環境中的放射性一、環境中放射性的來源 天然放射性核素 環境中的放射性 人為放射性核素第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日（一）天然放射性核素1.宇宙射線及其引生的放射性核素2.天然系列放射性核素3.自然界中單獨存在的核素（二）人為放射性核素1.核試驗及航天事故2.核工業3.工農業、醫學、科研等部門的排放廢物4.放射性礦的開采和利用第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日二、放射性核素在環境中的分布（一）在土壤和巖石中的分布表8.2

土壤、巖石中天然放射性核素的含量單位：Bq/g核素土壤巖石40K2.96×10-2～8.88×10-28.14×10-2～8.14×10-1226Ra3.7×10-3～7.03×10-21.48×10-2～4.81×10-2232Th7.4×10-4～5.55×10-23.7×10-3～4.81×10-2238U1.11×10-3～2.22×10-21.48×10-2～4.81×10-2第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日（二）在水體中的分布表8.3

各類淡水中226Ra及其子代產物的含量單位：Bq/L核素礦泉及深水井地下水地面水雨水226Ra222Rn210Pb210Po3.7×10-2～3.7×10-13.7×102～3.7×103<3.7×10-3≈7.4×10-4<3.7×10-23.7～37<3.7×10-3≈3.7×10-4<3.7×10-23.7×10-1<1.85×10-2－－3.7×10～3.7×1031.85×10-2～1.11×10-1≈1.85×10-2第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

（三）在大氣中的分布大多數放射性核素均可出現在大氣中，但主要是氡的同位素（特別是222Rn），它是鐳的衰變產物，能從含鐳的巖石、土壤、水體和建筑材料中逸散到大氣，其衰變產物是金屬元素，極易附著于氣溶膠顆粒上。（四）在動植物組織中的分布任何動植物組織中都含有一些天然放射性核素，主要有40K、226Ra、14C、210Pb和210Po等，其含量與這些核素參與環境和生物體之間發生的物質交換過程有關，如植物與土壤、水、肥料中的核素含量有關；動物與飼料、飲水中的核素含量有關。第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日三、放射性污染的危害通常，每人每年從環境中受到的放射性輻射總劑量不超過2毫希沃特。其中，天然放射性本底輻射占50％以上，其余是人為放射性污染引起的輻射。放射性元素鈾（238U、235U、234U）、釷（232Th）、鐳（226Ra）、氡（222Rn）和鉀（40K）對人體的輻射傷害特征見表8.4所示。表8.4

天然放射性核素的主要輻射特征放射性核素對人體傷害類型γ射線能量/kev238U外照射傷害186232Th外照射傷害238226Ra內照射傷害、外照射傷害352.840K外照射傷害1460第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日圖8.2放射性物質輻射人體的途徑第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日第三節

放射性輻射防護標準一、我國《輻射防護規定》(GB8703—88

)中的部分規定

（一）職業性放射性工作人員和居民每年限制

劑量當量

（二）露天水源中限制濃度和放射性工作場所

空氣中最大容許濃度第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日表8.5

工作人員、居民年最大容許劑量當量注：①表內所列數值均指內、外照射的總劑量當量，不包括天然本底照射和醫療照射。②16歲以下人員甲狀腺的限制劑量當量為1.5×10-2Sv/a。受照射部位職業性放射性工作人員的年最大容許劑量當量①/Sv放射性工作場所、相鄰及附近地區工作人員和居民的年最大容許劑量當量①/Sv廣大居民年最大容許劑量當量②/Sv器官分類器官名稱第一類全身、性腺、

紅骨髓、眼晶體5×10－25×10－35×10－4第二類皮膚、骨、甲狀腺3.0×10－13×10－2②1×10－2第三類手、前臂、足踝7.5×10－17.5×10－22.5×10－2第四類其他器官1.5×10－11.5×10－25×10－3第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日表8.6

放射性同位素在露天水源中的限制濃度和放射性工作場所空氣中的最大容許濃度

注：①露天水源的限制濃度值是為廣大居民規定的，其他人員也適用此標準；②放射性工作場所空氣中的最大容許濃度值為職業放射性工作人員規定的，工作時間每周按40h計算；③礦井下222Rn的最大容許濃度為3.7Bq/L。但222Rn子體或220Rn子體的α潛能值不得大于4×104MeV/L。放射性同位素露天水源中限制濃度①/(Bq·L-1)放射性工作場所空氣中最大容許濃度②/(Bq·L-1)名稱符號氚鈹碳硫磷氬鉀鐵鈷鎳鋅氪鍶碘氙銫氡鐳鈾釷3H7Be14C35S32P41Ar42K55Fe60Co59Ni65Zn85Kr90Sr131I131Xe137Cs220Rn222Rn③226Ra③235U232Th1.1×1041.9×1043.7×1032.6×1021.9×102—2.2×1027.4×1033.7×1021.1×1033.7×102—2.62.2×10—3.7×10——1.13.7×103.7×10-11.9×1023.7×101.5×1021.1×102.67.4×103.73.3×103.3×10-11.9×102.23.7×1023.7×10-23.3×10-13.7×1023.7×10-11.1×101.11.1×10-33.7×10-37.4×10-3第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

放射性同位素在放射性工作場所以外地區空氣中的限制濃度，按表8.6放射性工作場所空氣中的最大容許濃度乘以表8.7所列比值控制計算。表8.7

比值控制

放射性同位素比值放射性工作場所相鄰及附近地區廣大居民區3H、35S、41Ar、85Kr、131Xe1/301/30014C、55Fe、59Ni、65Zn、90Sr、226Ra1/301/200其它同位素1/301/100第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日二、其他國家和機構發布的有關環境放射性標準表8.8

國際放射委員會建議的個人劑量限值人員類別基本極限值/(mSv·a－1)職業性個人非隨機效應眼晶體150其他組織500隨機效應全身均勻照射50全身均勻照射50不均勻照射≤50公眾個人非隨機效應任何組織50隨機效應全身均勻照射50不均勻照射≤50群體不作規定第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日第四節

放射性測量實驗室和檢測儀器一、放射性測量實驗室（一）放射化學實驗室（二）放射性計測實驗室

二、放射性檢測儀器（一）電離型檢測器（二）閃爍檢測器（三）半導體檢測器

第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日表8.9

各種常用放射性檢測器閃爍檢測器蓋革計數器射線種類檢測器特點α閃爍檢測器檢測靈敏度低，探測面積大正比計數器檢測效率高，技術要求高半導體檢測器本底小，靈敏度高，探測面積小電流電離室測較大放射性活度β正比計數器檢測效率較高，裝置體積較大蓋革計數器檢測效率較高，裝置體積較大閃爍檢測器檢測效率較低，本底小半導體檢測器探測面積小，裝置體積小γ閃爍檢測器檢測效率高，能量分辨能力強半導體檢測器能量分辨能力強，裝置體積小第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日1.電流電離室圖8.3電離室示意圖（一）電離型檢測器第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日2.正比計數管

圖8.4α、β粒子的電離作用與外加電壓的關系曲線第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日圖8.5蓋革計數管

示意圖圖8.6射線強度測量裝置示意圖3.蓋革（GM）計數管第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日（二）閃爍檢測器圖8.7閃爍檢測器測量裝置示意圖1.閃爍體；2.光電倍增管；3.前置放大器；5.脈沖幅度分析器；6.定標器；7.高壓電源；8.光導材料；9.暗盒；10.反光材料

閃爍檢測器是利用射線與物質作用發生閃光的儀器。圖8.7是這種檢測器測量裝置的工作原理。第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

閃爍體的材料可用ZnS，NaI，蒽、芪等無機和有機物質，其性能列于表8.10中。表8.10

主要閃爍材料性能注：①Ag、Tl是激活劑。物質密度/(g·cm-3)最大發光波長/nm對β射線的相對脈沖高度閃光持續時間/10-8sZn(Ag)粉①NaI(Tl)①蒽芪液體閃爍液塑料閃爍液4.103.671.251.150.861.06450420440410350~450350~4502002101006040~6028~484~103030.4~0.80.2~0.80.3~0.5第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

（三）半導體檢測器

半導體檢測器的工作原理與電離型檢測器相似，但其檢測元件是固態半導體。其工作原理如圖8.8所示。圖8.8半導體檢測器工作原理示意圖n,p——半導體的n極和p極；

RH——電阻。第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日第五節

放射性監測一、監測對象及內容（一）按照監測對象分1.現場監測對放射性物質生產或應用單位內部工作區域的監測。

2.個人劑量監測

對放射性專業工作人員或公眾進行的內照射和外照射的劑量監測。

3.環境監測

對放射性生產和應用單位外部環境（包括空氣、水體、土壤、生物、固體廢物等）的監測。第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

1.α放射性核素即239Pu、226Ra、224Ra、222Rn、210Po、222Th、234U和235U。

2.β放射性核素即3H、90Sr、89Sr、134Cs、137Cs、131I和60Co。（二）按主要測定的放射性核素分（三）對放射性核素具體測量的內容分

放射源強度，半衰期，射線種類及能量；環境和人體中放射性物質含量、放射性強度、空間照射量或電離輻射劑量。第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日三、放射性監測方法 定期監測：采樣、樣品預處理、樣品總放射性或放射性核素測定。

連續監測：在現場安裝放射性自動監測儀器，實現采樣、預處理和測定自動化。

基本步驟：樣品采集，樣品前處理，選擇適宜方法、儀器測定。

第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

（一）樣品采集

1.放射性沉降物的采集沉降物包括干沉降物和濕沉降物。放射性干沉降物樣品可用水盤法、黏紙法、高罐法采集。濕沉降物常用一種能同時對雨水中核素進行濃集的采樣器，如圖8.9所示。